엉뚱한 질문을 받았는데...제대로 알고 싶네요.
3층 높이 옥상에서 지상에 있는 물건(약 50kg)을 들어 올리는데 사람이 들어올릴때와 비교해서
도드래를 설치하여 들어올리면 드는 힘이 얼마나 줄어들까요?
10세 초딩 조카가 삼촌(저에게) 질문을 했는데...약 절반? 정도라고만 대답했을뿐...솔직히 모르겠네요.
혹시, 이것도 공식이 있나요?
물론, 질문서에는 끈의 무게 및 바람의 영향은 없다고 되어 있네요..
단지, 사람이 드는것에 비해 도르래의 힘은 어느 정도 감소되는지의 질문입니다.
안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.
도드래를 이용하여 물체를 들어올리는 경우, 들어올리는 물체의 무게에 상응하는 힘을 상승하는 도중에 계속해서 가해야합니다. 이 때문에 사람이 직접 들어올릴 때보다 도드래를 사용하여 들어올리는 경우 덜한 힘이 필요합니다.
드는 힘의 감소 비율은 도드래의 수를 통해 결정됩니다. 각 도드래가 무게를 지탱하는 부분에서 무게를 나누어주는 만큼 힘을 줄여주기 때문입니다.
일반적으로, 도드래 하나당 힘의 감소율은 약 1/2입니다. 즉, 2개의 도드래를 사용하면 드는 힘이 절반으로 감소합니다. 3개의 도드래를 사용하면 드는 힘이 1/3이 됩니다.
따라서, 3층 높이의 옥상에서 약 50kg의 물건을 들어올릴 때, 도드래 3개를 사용하면 사람이 들어올릴 때 필요한 힘의 1/3만큼의 힘으로 들어올릴 수 있습니다.
하지만 이론적으로 계산된 값은 실제 상황에서는 다양한 변수에 따라 다를 수 있으며, 실제 상황에서는 안전에 주의해야합니다.
안녕하세요. 한도리 과학전문가입니다.
차근차근 생각해보면 쉽습니다~
도드래를 사용하면 들어올리는 물체의 무게에 따라 필요한 힘이 줄어들게 됩니다. 이 경우, 들어올리는 물체의 무게가 50kg이라고 가정하면, 도드래의 이점을 이용하여 드는 힘은 다음과 같이 계산될 수 있습니다.
일반적으로, 도드래는 입력 힘과 출력 힘의 비율을 나타내는 기계적 이득을 제공합니다. 이득은 일반적으로 입력 힘에서 출력 힘으로의 비율로 정의되며, 도드래의 이론적 이득은 도드래의 길이(L)를 들어올리는 물체의 높이(h)로 나눈 값과 같습니다. 즉, 이론적 이득은 L/h입니다.
따라서 이 경우, 들어올리려는 물체를 들어올리는 데 필요한 힘 F는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
F = (물체의 무게) * (도드래의 이론적 이득)
만약 도드래의 길이가 3배이고 물체를 1m 높이까지 들어올리려는 경우, 이론적 이득은 3이 됩니다. 따라서 필요한 힘 F는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
F = 50kg * 3 = 150kg
즉, 도드래를 사용하면 약 1/3(약 33%)의 힘으로 물체를 들어올릴 수 있다는 것을 알 수 있습니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
고정도르래 1개는 힘의 크기를 줄여주지는 않습니다. 다만 힘을 줄 수 있는 방향을 바꿔줘 우리가 쉽게 일을 할 수 있게 해줍니다. 반면 움직도르래가 1대 추가 된다면 필요한 힘의 양은 반으로 줄어듭니다. 다만 이동 거리도 반으로 줄어들게 됩니다. 움직도르래가 1개씩 추가 될때마다 힘의 양은 절반으로 줄어들지만 움직일 수 있는 거리도 절반으로 줄어들게 됩니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
도르래는 회전바퀴에 줄을 걸어서 물체를 들어올릴때 방향을 바꾸거나
힘을 줄이는 효과를 나타내는 기구로 물체를 이동도르래에 걸어서
들어 올리면 줄이 2로 나누어 져서 힘이 반으로 줄게 되기 때문에 적은 힘으로
무거운 물체를 들어 올릴수 있습니다. 보통 일을 할때 한번에 무거운것을
들어 올리는대신에 여러개로 나누어 여러번에 들어올리는 이치와 같이
줄을 길게 해서 1m를 들어 올릴때 줄의 길이를 8m를 끌어 내리면
12.5% 의 힘으로 물체를 들어 올릴수 있습니다. 즉 고정도르래와
이동도르래를 복합시켜 여러개의 도르래를이용하면 그만큼 적은
힘으로 일을 할수 있습니다
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 도르래를 사용하여 물체를 들어올릴 때는 사람이 직접 물체를 들어올리는 것보다 훨씬 적은 힘이 필요합니다. 이는 도르래의 구조가 작용하는 원리 때문입니다.
도르래는 일반적으로 두 개 이상의 이동 가능한 구성 요소(횃불, 기둥 등)와 이를 연결하는 로프 또는 체인으로 구성됩니다. 이 구성 요소들은 서로 다른 위치에서 작용하는 힘을 상쇄시키기 때문에 전체 시스템에서 필요한 힘이 줄어들게 됩니다.
만약 물체의 무게가 50kg이라고 가정하면, 이를 들어올리기 위해서는 지면에서 50kg만큼의 상쇄 힘이 필요합니다. 그러나 도르래를 사용하면 필요한 힘이 약 25kg 이하로 줄어들게 됩니다. 이는 도르래에서 작용하는 힘의 상쇄 효과 때문입니다.
하지만 도르래를 사용하는 경우에도 들어올리는 물체의 높이를 높이면 들어올리는데 필요한 힘이 증가하게 됩니다. 또한, 도르래의 손잡이 부분을 당기는 힘은 물체의 무게보다 더 많이 필요합니다. 이는 도르래에서 작용하는 마찰력과 손잡이 부분에서 작용하는 힘이 서로 상쇄되지 않기 때문입니다.
